Устройство для получения многослойныхполупроводниковых структур методомжидкостной эпитаксии

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>852976 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.05.77 (21) 2486967/22-26 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.08.81. Бюллетень ¹ 29 (45) Дата опубликования описания 29.09.81 (51)М.Кл.з С 30 В 19/06

Гасударственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.315.592 (088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

МНОГОСЛОЙНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

СТРУКТУР МЕТОДОМ ЖИДКОСТНОЙ ЭПИТАКСИИ

Изобретение относится к полупроводниковой электронной технике и может быть использовано для изготовления многослойных полупроводниковых структур, применяемых для создания полупроводниковых приборов.

Известны конструкции, с помощью которых изготовляются многослойные полупроводниковые структуры методом жидкостной эпитаксии. При этом либо одна подложка последовательно помещается в разные растворы (I), либо растворы последовательно продавливаются через пространство над подложкой (2).

Известно устройство, состоящее из корпуса, подвижного блока растворов, поршня (3). Подложки находятся в нижней части устройства и расположены параллельно друг другу, образуя один длинный канал между ними. Поршень находится под блоком растворов. Пространство перед поршнем связано тонким расширяющимся каналом с зазором между подложками. При совмещении одного из контейнеров с отверстием в пространстве перед поршнем раствор попадает в это пространство, затем продавливается через канал и попадает в зазор между подложками. Из этого раствора растет первый слой структуры.

Затем пространство перед поршнем заполняется следующим раствором, который аналогичным образом продавливается через канал и попадает в зазор между подложками, выдавливая предыдущий отработанный раствор. Последний по специальному каналу попадает в сборник. Из раствора, находящегося между подложками, растет следующий слой структуры. По окончании роста в зазор между подложками впрыс10 кивается раствор Ga — GaAs с большим количеством алюминия. Из этого раствора при охлаждении системы до комнатной температуры выпадает слой, близкий по составу к AIAs, который затем удаляется в

16 соляной кислоте. Предусмотрен также сдвиг раствора с нижней подложки по окончании роста.

Однако это устройство обладает следующими недостатками. Устройство предназначено только для изготовления структур на основе GaAs, AIAs и их твердых растворов, так как окончание роста за счет прикрытия поверхности структуры слоем AIAs c последующим его стравливанием в кислоте неприемлемо для большинства других структур и слоев, Например, прикрытие таким путем твердого раствора (InGa) As разъедает поверхность этого соединения.

Чаще всего необходимы пленки и структуры с так называемой «ростовой» поверх852976 ностью, т. е. поверхностью, освобожденной от раствора сразу же по окончании роста еще при высоких температурах. Таковы, например, требования к поверхности структур, используемых при изготовлении фотоэмиттеров с отрицательным электронным сродством. Несмотря на то, что в известном способе такой сдвиг раствора предусмотрен, однако он осуществляется с половины подложек. Вторая же половина в этом случае оказывается балластной.

При изготовлении некоторых многослойных структур механический сдвиг отработанного раствора необходим после окончания роста одного из промежуточных слоев.

Так, например, при изготовлении структур, у которых соседние слои резко отличаются по свойствам (например, и+ — n — n — ñòðóêтуры для генераторов Ганна, где уменьшение уровня легирования при переходе от слоя n+ к слою п должно составлять 10 раз), для выдавливания предыдущего раствора последующим необходимо затратить большое количество раствора для промывки. Наличие промежуточного механического сдвига, значительно уменьшило бы количество промывающего раствора. Однако такая возможность в известном способе не предусмотрена.

Целью изобретения является более полное удаление расплава из зазора между подложками и повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено кассетой, выполненной в виде рамки с пазами для размещения подложек, установленной в камере роста с возможностью перемещения, и набором горизонтальных пластин, жестко закрепленных в камере роста напротив отверстий в рамке между пазами.

На фиг. 1 изображен корпус в аксонометрии; на фиг. 2 —; на фиг. 3— выталкиватель; на фиг. 4 — кассета для подложек; на фиг. 5 — контейнер для расплавов, Устройство содержит корпус 1, помещаемый в пазы 2, выталкиватель 8, имеющий пластины 4. Кассета 5 с подложками

6 также помещается в корпус. Чтобы подложки при поступательном движении кассеты не выпадали из нее, они запираются скобами 7 и 8. В корпусе имеется пространство 9 для дозировки раствора, соединенное с помощью малого отверстия 10 с пространством 11 перед кассетой. В пространство 9 помещается поршень 12, который может перемещаться, Весь корпус закрывается направляющей 18 с блоком растворов 14, состоящим из нескольких емкостей 15 для растворов. В каждой емкости имеется отверстие в дне. В направляющей также имеется отверстие, находящееся над пространством для дозировки раствора 9.

Ниже кассеты в корпусе устройства находптся емкость 16 для сбора отработанного раствора. Скоба 7 одновременно является тяжем, с помощью которого осуществляется перемещение кассеты внутри собранного устройства во время работы.

Работает устройство следующим образом. Перемещением блока растворов 14 отьерстие в одной из емкостей 15, содержащей раствор, совмещается с отверстием в

I0 направляющей 18. Раствор из емкости попадает в дозирующее пространство 9 пере;, поршнем 12. Количество попавшего в это пространство раствора определяется свободным объемом перед поршнем. Поршень

15 12 надвигается на раствор и проталкивает его в пространство 11 перед кассетой 5 через отверстие 10. Скобы 7 и 8 образуют боковые стенки этого пространства. Верхняя стенка образована направляющей 18.

20 Г1еред продавливанием раствора через отверстие.10 кассета 5 устанавливается так, что она запирает пространство 11, отделяя его от сборника отработанных растворов.

После того как раствор продавлен в про25 странство 11, кассета с помощью скобытяжа 7 надвигается на раствор до упора в стенку, имеющую отверстие 10. Весь раствор продавливается в зазоры между подложками. Лишняя часть раствора падает

30 через правую часть кассеты в емкость 16.

Из растворов, находящихся на подложках, осуществляется рост слоя. Удаление отработанного раствора производится надвиганием кассеты на пластины 4. Пластины

35 проходят через зазоры между подложками и отработанный раствор через левую часть кассеты попадает в емкость 16.

Если обнажение поверхности выросшего слоя нежелательно, то кассета не надви40 гается на пластины 4, а устанавливается в первоначальное стартовое положение.

В пространство 11 перед ней описанным способом доставляется следующий раствор. При надвигании кассеты на этот рас40 твор он также попадает в зазоры между подложками, выталкивая отработанные растворы.

Таким образом, устройство позволяет осуществить смену растворов как их вы60 талкиванием с помощью пластин, так и выталкиванием их друг другом без контакта поверхности выросшей пленки с атмосферой ампулы. Оба способа смены растворов могут быть применены при выращива55 нии одной структуры. Окончание процесса изготовления структуры осуществляется сдвигом последнего раствора за счет надвигания кассеты на систему пластин 4.

Кассета 5 снабжена пазами, в которые

00 помещаются прямоугольные либо круглые подложки. Расстояния между пазами определяют толщину раствора, находящегося в зазоре между подложками. Толщина пластин, служащих выталкивателями отра60 ботанных растворов, определяется толщи852976 ной зазоров между подложками с учетом толщины изготовляемой структуры.

Предлагаемое устройство позволяет выращивать многослойные структуры для гетеролазеров и гетеросветодиодов на основе

GaAs, A1As, а также других соединений

А В, п+ — n — и+ и другие структуры для

СВЧ-приборов; р-GaAs(GaA1As)GaP и другие структуры для фотоэмиттеров с отрицательным электрон ным сродством.

Так как кассета с подложками размещается в средней по высоте части устройства, то размеры подложек близки к величине внутреннего диаметра используемого реактора.

Формула изобретения

Устройство для получения многослойных полупроводниковых структур методом жидкостной эпитаксии, включающее корпус, внутри которого размещена камера роста с установленными в ней горизонтально с зазором подложками, соединенная каналами с камерой подачи расплава, снабженной поршнем, и с камерой для отработанного расплава, и установленный на корпусе с возможностью горизонтального перемещения контейнер с емкостями для расплавов, имеющими отверстие в дне, о тличающееся тем, что, с целью полного удаления расплава из зазора между подложками и повышения производительности, устройство снабжено кассетой, выполненной в виде рамки с пазами для размещения подложек, установленной в камере роста с возможностью перемещения, и набором горизонтальных пластин, жестко закрепленных в камере роста напротив отверстий в рамке между пазами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. J. Gryst,:Growth. 1974, v. 27, р. 97.

2. Jap. J. of Аррl. Phys. 1976, v. 15, N 5, р. 887.

3. Kristall und Technik, 1976, v. 11, N 10, р. 1013 (прототип).

852976

8и, з.5

Составитель Ю. Болховитянов

Техред М. Гайдамак Корректор И. Осиповская

Редактор Т. Зубкова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1083/936 Изд. М 518 Тираж 354 Подписное

НПО сПоиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5